Понятие холодильной машины и теплового насоса, классификация и область применения оборудования. Изучение источников низкопотенциальной тепловой энергии. Рассмотрение примера использования теплонасосной системы для горячего водоснабжения жилого дома.
Министерство образования и науки РФ ФГАОУ ВПО "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Кафедра "Энергосбережение"Обычно холодильная машина переносит тело от источника, температура которого ниже окружающей среды, к источнику, имеющего температуру окружающей среды, - воде или воздуху; в этом случае машина служит для охлаждения или поддержания низких температур в определенном объеме - холодильной камере. Компрессионные машины потребляют механическую энергию, теплоизолирующие - тепловую энергию источников тепла с температурой выше окружающей среды, термоэлектрические машины используют непосредственно электрическую энергию. В машинах первых двух типов перенос тепла достигается в результате совершаемого рабочим телом в машине обратного кругового процесса (обратный цикл). При переносе тепла от окружающей среды к источнику с более высокой температурой холодильная машина работает как тепловой насос и используется для теплоснабжения. Если тепло переносится от источника низкой температуры к источнику с температурой выше окружающей среды, машина работает по теплофикационному циклу и служит как для охлаждения, так и для теплоснабжения.Тепловой насос предназначен для использования энергии, получаемой от источника тепла низкой температуры.Тем не менее тепловые насосы, применяющие именно воздух, имеют фактор сезонной нагрузки (SPF) в среднем ниже на 10-30% по сравнению с водяными тепловыми насосами. Это объясняется следующими обстоятельствами: • быстрым снижением мощности и производительности с падением наружной температуры; • относительно большой разностью температур конденсации и испарения в период минимальных зимних температур, что в целом снижает эффективность процесса; В условиях теплого и влажного климата на поверхности испарителя в диапазоне от 0 до 6°С образуется изморось, что ведет к снижению мощности и производительности теплового насоса. Как следствие, снижается температура испарения, что, в свою очередь, способствует нарастанию инея и дальнейшему неуклонному снижению производительности вплоть до возможной полной остановки агрегата вследствие срабатывания контрольного датчика низкого давления, если прежде не будет устранено обледенение.Однако водные источники из сравнительно глубоких слоев почвы, имеющие температуру близкую к среднегодовой, обеспечивают более высокий коэффициент преобразования m по сравнению с воздухом. Для использования воды как источника тепла применяются, главным образом, открытые системы: подпочвенная вода откачивается и подается на теплообменник системного агрегата, где у воды отбирается часть содержащегося в ней тепла. Вода, охлажденная таким образом, отводится в сливной колодец или в поверхностные воды. Открытые системы требуют самого тщательного проектирования в целях предотвращения проблем с замерзанием, коррозией и накоплением отложений. Речная и озерная вода с теоретической точки зрения представляется весьма привлекательным источником тепла, но имеет один существенный недостаток - чрезвычайно низкую температуру в зимний период (она может приближаться к 0°С).Грунт применяют в качестве естественного источника тепла для зимнего отопления и летнего кондиционирования. Змеевики испарителя закладывают в грунт, причем выгодно используют его зонную аккумулирующую способность. Тепловые насосы, использующие грунт в качестве источника тепла, применяются для обслуживания жилых и торгово-административных сооружений. Могут использоваться: системы прямого расширения с охлаждающей жидкостью, испаряющейся по мере циркуляции в контуре трубопровода, заглубленного в грунт; системы с рассольной жидкостью, прокачиваемой по трубопроводу, заглубленному в грунт. В целом тепловые насосы рассольного типа имеют более низкую производительность по сравнению с агрегатами первого типа в силу происходящего в них "двойного" теплообмена (грунт - рассол, рассол - хладагент) и энергозатрат на обеспечения работы циркуляции рассола, хотя обслуживать такие системы существенно проще.Теплообмен между рабочим телом и источником высокой температуры протекает при конечной разности температур необратимо. Площадь под процессом 4 - 1, характеризующая количество подведенного тепла к рабочему телу, равна площади е - 4" - 5 - к, следовательно, процесс 5 - 4" характеризует убывание энтропии окружающей среды: (S1 - S4) - (S5 - S4") = delta S1 > 0Тепловые насосы могут применятся для отопления зданий при круглогодичном кондиционировании воздуха, горячего водоснабжения и технологических нужд различных предприятий. Вода из отопительной установки направляется в сетевой насос СН и нагнетается им для подогрева в конденсаторы К1 и К2, работающие по двухступенчатой схеме и включенный последовательно по сетевой воде. После этого вода направляется в конденсатор второй ступени К2, где нагревается до температуры t1. Далее вода входит в отопительную систему, отдает тепло обогреваемым помещениям и при температуре t2 вновь поступает в теплонаносную установку.
План
Содержание
1. Понятие холодильной машины и теплового насоса, классификация и область применения
2. Источники низкопотенциальной тепловой энергии
2.1 Воздух
2.2 Вода
2.3 Грунт
3. Цикл теплового насоса
4. Примерная схема теплоснабжения с помощью теплового насоса
5. Пример использования теплонасосной системы для горячего водоснабжения жилого дома
Библиографический список
1. Понятие холодильной машины и теплового насоса, классификация и область применения
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
